JPH0424244Y2 - - Google Patents

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JPH0424244Y2
JPH0424244Y2 JP1985085706U JP8570685U JPH0424244Y2 JP H0424244 Y2 JPH0424244 Y2 JP H0424244Y2 JP 1985085706 U JP1985085706 U JP 1985085706U JP 8570685 U JP8570685 U JP 8570685U JP H0424244 Y2 JPH0424244 Y2 JP H0424244Y2
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wall
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boiler
gas passage
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【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案はボイーの伝熱面構造の改良に係り、特
に多管式貫流ボイラーに使用して有効なヒレを有
する伝熱面構造に関するものである。
〔考案の技術的背景とその問題点〕 一般的にボイラー等の伝熱面には熱伝達を促進
する目的でヒレが取付けられている。
多管式貫流ボイラーにおいても同様で、伝熱効
率の向上を目的として、第6図(縦断面図)及び
第7図(第6図の横断面図)に示す如く平板ヒレ
を燃焼ガスの流れ方向に平行に設ける方法が採用
されている。即ちこの従来の方式は、上部管寄せ
1および下部管寄せ2をともに環状に形成し、こ
れら上下管寄せ1,2を多数の水管3で連結し、
これら水管3にわずかな隙間4を持たせた環状水
管壁として配設し、水管壁の外側に間隔をおいて
ボイラ外壁5を設け、水管壁とボイラ外壁5との
間に環状の燃焼ガス通路6を形成し、環状水管壁
内に燃焼室10を形成し、水管3の全長にわたつ
て平板状のヒレ8を円周方向に取付けた構造であ
つて、燃焼室10で発生した燃焼ガスは、先ず輻
射伝熱により水管3と熱交換を行い、水管に対し
ほぼ直角に流れて隣接水管3,3により形成され
る隙間4を対流伝熱によつて熱交換しながら通過
する。そして、燃焼ガスは、環状の燃焼ガス通路
6へ達し、ボイラ外壁5の一部に設けられた煙道
7から外部へ排出される。
従来の方式はこのように構成されているのでヒ
レの面積を増加して伝熱効率の向上が図れる割に
燃焼ガスの圧力損失が小さいという利益がある。
しかしながら、この従来の方式では平板ヒレを水
管の円周方向に平行して多段状に配設する構造で
あるので、ヒレ枚数が極端に多く、水管へのヒレ
の溶接長さが長くなり、高コストの伝熱面構造と
ならざるを得なかつた。しかも、平板状ヒレにお
いても、ヒレ付伝熱面の加工上並びに燃焼ガスの
通風抵抗上の問題により、極端に多くすることが
できず、熱伝達の向上にも限界があつた。そこで
鋭意研究を重ねた結果次のような問題があること
が判明した。
即ち、この従来の方式においては燃焼ガス流れ
を見ると、ボイラーの構造・設置スペースの関係
より燃焼ガス通路との連結部の煙道を大きくする
ことができないため、燃焼ガスの持つ運動量によ
り第8図の燃焼ガス通路の展開図に示すように、
山形の燃焼ガス主流域(斜線のH部)と燃焼ガス
の流量が極端に低下する他の非主流域(L部)と
が形成されており、このため、H部領域ではヒレ
の伝熱効果と相俟つてすぐれた伝熱効果を奏する
が、L部領域にあつては燃焼ガス流量が極端に少
ないことにより伝熱域として十分寄与されておら
ず、この領域のヒレはボイラーのコスト増の要因
にのみなつている。
一方、H部領域のヒレは平板状のヒレを円周方
向に連続した状態で取付けた構造であつて、燃焼
ガスの流れ方向のヒレの長さが長くなるので、温
度境界層発達域における高熱伝達を利用した前縁
効果はヒレの先端にしか形成されず、熱伝達の向
上に限界がある。しかも、ヒレと水管との溶接部
が長くなるとヒレと水管との温度差に起因する熱
揚力が発生し、この熱応力により管壁に亀裂を招
く危険がある。
〔考案の目的〕
本考案は上記のような事情に鑑みて成されたも
のであつて、その目的は熱伝達に効果的なヒレ配
列を実現することであつて、しかも、温度境界層
発達域における高熱伝達を利用した前縁効果を惹
起し且つヒレと水管の温度差に起因する熱応力の
発生を防ぎ、管壁の亀裂を防止することのできる
平板ヒレを設けた、1列水管による多管式貫流ボ
イラーの伝熱構造を提供することにある。
〔考案の概要〕
上記目的を達成するために本考案では、上部管
寄せ及び下部管寄せをともに環状に形成し、これ
ら上下管寄せを多数の水管で連結し、これら水管
は極めてわずかな隙間を持たせた環状水管壁とし
て配設し、水管壁の外側に間隙を置いてボイラ外
壁を設け、水管壁とボイラ外壁との間に環状の燃
焼ガス通路を形成し、ボイラ外壁に煙道を設け
て、前記燃焼ガス通路と煙道を連通し、燃焼ガス
通路に面する水管外表面に平板状のヒレを燃焼ガ
ス流路に平行であつて水管軸心方向に多段状に配
設した多管式貫流ボイラーにおいて、該平板状ヒ
レを、燃焼ガスの下流側に向うに従つて煙道の中
心延長線(基準レベル)から漸次遠ざかる状態で
燃焼ガスの流れに対して傾斜させて設けるととも
に、前記平板状ヒレに、燃焼ガスの流れ方向に対
して実質上交叉する方向に適当数のスリツトを設
けたことを特徴とする。
〔考案の実施例〕
以下、本考案の実施例を図面に従つて説明す
る。第1図は多管式貫流ボイラーの縦断面図、第
2図は第1図の−断面図、第3図はヒレ付水
管の拡大図、第4図は第3図の−断面図、第
5図は燃焼ガス通路の展開図である。上記図面に
おいて、上部管寄せ1及び下部管寄せ2がともに
環状に形成されている。これら上下管寄せ1,2
は多数の水管3で連結されるのであるが、これら
水管3は極めてわずかな隙間4を持たせた環状水
管壁をなすごとく配設されている。水管壁の外側
にはこれより間隔をおいてボイラ外壁5が設けら
れている。かくして水管壁とボイラ外壁5との間
には環状の燃焼ガス通路6が形成されている。上
部管寄せ1の内側には燃焼装置11が設けられて
いる。環状水管壁内には燃焼室10が形成されて
いる。各水管3の両端部は縮径部であり、それぞ
れ上部管寄せ1の管板および下部管寄せ2の管板
に嵌め込んで溶接されている。ボイラ外壁5には
その最下部に煙道7が設けられており、該煙道は
燃焼ガス通路を通じて、燃焼室10に連通してい
る。
燃焼ガス通路6に面する水管の外表面には平板
状のヒレ8が燃焼ガス流れA方向に対して傾斜面
を持つ状態で各水管に管軸方向に多段状に設けら
れている。しかも、前記平板ヒレの傾斜面は、煙
道の中心延長線を含む水平面を基準とした場合
に、燃焼ガスの流れ方向に沿つた下流側端部が上
流側端部よりも遠ざかるように位置付けられてい
る。それら平板ヒレは、その傾斜面角度が煙道の
中心延長線を含むボイラーの中心の垂直面に対
して互いに対称になるように設けられ、燃焼ガス
が燃焼ガス通路を煙道側に向つて流れる際に燃焼
ガスを燃焼ガス通路の上部に(煙道から遠ざかる
方向に)導くように構成されている。さらに、前
記平板ヒレには、燃焼ガス流れに対して実質的に
直角となる方向に所要量の幅及び長さのスリツト
9が適当数設けられている。
上記のような構成においてその作用を説明する
と、燃焼室10で発生した燃焼ガスは、先ず輻射
伝熱により水管と熱交換を行い、水管に対してほ
ぼ直角に流れて隣接水管3,3により形成される
隙間4を対流伝熱によつて熱交換しながら通過
し、燃焼ガス通路6に達する。燃焼ガス通路にお
いても水管表面並びに伝熱ヒレと対流伝熱によつ
て熱交換しながら煙道7に達し、低温の状態でボ
イラー系外に排出される。
このとき、燃焼ガス通路における燃焼ガスは、
燃焼ガスの持つ運動量により煙道に向つて直線的
に流れようとするが、本考案では上記の如く、平
板ヒレが傾斜して設けられているので、燃焼ガス
は強制的に燃焼ガス通路の上部へと導かれ熱伝達
に寄与する。燃焼ガスの主流領域H(傾斜部)は
第5図に示すごとく従来の構造に比べ格段に拡大
され、燃焼ガス通路に面するほとんどの水管表面
が対流の伝熱面として寄与することとなり、燃焼
ガスの非主流域(滞留域)(L)が激減し、結果
として伝熱効率が大幅に向上する。さらに前記平
板ヒレに燃焼ガス流れに対して実質的に交叉する
方向にスリツトを設けることにより、又、平板ヒ
レを傾斜させて設けた構造により平板ヒレ表面に
斜め方向から燃焼ガスが接触するため、平板ヒレ
には温度境界層発達域における高熱伝達を利用し
た前縁効果がスリツト毎に形成された伝熱効率は
さらに向上する。
しかも、このスリツトを設けたことにより、平
板ヒレと水管との温度差を主たる要因として両者
間に生じる熱膨張の差は前記スリツトで吸収緩和
され、ヒレあるいは水管に亀裂や変形をもたらす
ような溶接部における熱応力の発生を軽減する。
〔考案の効果〕
本考案は以上のような伝熱面構造とすることに
より、燃焼ガス通路における主流ガス領域が拡大
し、ヒレに設けたスリツトによる前縁効果と相俟
つて伝熱効果が大幅に向上する。即ち、平板ヒレ
を傾斜させて設けることにより、平行に設けた状
態では燃焼ガスが流れにくかつた部分(非主流域
L)にも充分に燃焼ガスを導くことができ、又、
燃焼ガスが平板ヒレ表面に対して斜め方向から接
触するので、平板ヒレに設けたスリツト毎に前縁
効果が形成され、伝熱効率が大幅に向上する。し
かも、前記スリツトにより、平板ヒレと水管間と
の温度差による熱応力の発生を緩和しヒレや水管
の亀裂を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はボイラーの縦断面図、第2図は第1図
の−断面図、第3図は第1図の要部側面図、
第4図は第3図の−断面図、第5図は第1図
の燃焼ガス通路の展開図、第6図は従来のボイラ
ー縦断面図、第7図は第6図の−断面図、第
8図は第6図の燃焼ガス通路展開図。 1は上部管寄せ、2は下部管寄せ、3は水管、
4は隙間、5はボイラ外壁、6は燃焼ガス通路、
7は煙道、8はヒレ、9はスリツト、10は燃焼
室、11は燃焼装置。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 上部管寄せ1及び下部管寄せ2をともに環状に
    形成し、これら上下管寄せ1,2を多数の水管3
    で連結し、これら水管3は極めてわずかな隙間4
    を持たせた環状水管壁として配設し、水管壁の外
    側に間隙を置いてボイラ外壁5を設け、水管壁と
    ボイラ外壁との間に環状の燃焼ガス通路6を形成
    し、ボイラ外壁に煙道7を設けて、前記燃焼ガス
    通路6と煙道7を連通し、燃焼ガス通路に面する
    水管外表面に平板状のヒレ8を管軸方向に向つて
    多段状に配設した多管式貫流ボイラーにおいて、
    該平板状ヒレ8を、燃焼ガスの下流側に向うに従
    つて煙道の中心延長線(基準レベル)から漸次
    遠ざかる状態で燃焼ガスの流れに対して傾斜させ
    て設けるとともに、前記平板状ヒレ8に、燃焼ガ
    スの流れ方向に対して実質上交叉する方向に適当
    数のスリツト9を設けたことを特徴とする多管式
    貫流ボイラーの伝熱面構造。
JP1985085706U 1985-06-05 1985-06-05 Expired JPH0424244Y2 (ja)

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JP1985085706U JPH0424244Y2 (ja) 1985-06-05 1985-06-05

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JP1985085706U JPH0424244Y2 (ja) 1985-06-05 1985-06-05

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JPS61204105U JPS61204105U (ja) 1986-12-23
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024214190A1 (ja) * 2023-04-11 2024-10-17 株式会社日本汽罐 多管式貫流ボイラー及び水管列

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JPS61204105U (ja) 1986-12-23

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